NUCLEAIREEn quoi le réacteur franco-allemand sera plus sûrLe réacteur nucléaire de l'an 2000 a déjà son nom de code : EPR, pour "European Pressurized Reactor". Il doit répondre à deux impératifs : sécurité et rentabilité.

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NUCLEAIRE

En quoi le réacteur franco-allemand sera plus sûr

Le réacteur nucléaire de l'an 2000 a déjà son nom de code : EPR, pour "European Pressurized Reactor". Il doit répondre à deux impératifs : sécurité et rentabilité.

Concocté depuis de longues années par les électriciens et les industriels franco-allemands, l'EPR commence enfin à prendre forme. Son très complexe cahier des charges, objet de bien des discussions et de concessions réciproques, a été finalisé le mois dernier. Les autorités de sûreté devraient rendre leur verdict avant l'automne, et l'étape fondamentale du "basic design" pourra alors commencer. Une centrale nucléaire révolutionnaire? Au premier abord, pas tellement. Sa puissance, comprise entre 1400 et 1500 mégawatts, et son principe de fonctionnement (réacteur à eau pressurisée, alimenté par un oxyde mixte d'uranium et de plutonium) la placent dans la lignée de ses grandes soeurs en fonctionnement ou en construction. Néanmoins, sa sécurité a été considérablement renforcée grâce à des dispositifs supplémentaires et à une modification de certaines configurations de fonctionnement. Reste à valider et à expliciter ces choix. Reste surtout à vérifier que les surcoûts introduits par cette sécurité accrue peuvent être compensés par des économies sur le fonctionnement ou la maintenance.



REDUIRE LES ACCIDENTS

Consensus sur les choix technologiques



Réduire la probabilité d'accident grave d'un facteur 3 à 10, prendre en compte la fusion du coeur du réacteur et limiter ses conséquences sur l'environnement et sur la tenue de l'ensemble, le cahier des charges du réacteur EPR ne badine pas avec la sûreté. Objectif difficile, d'autant que les règles de sûreté et les cultures techniques diffèrent parfois considérablement d'une rive à l'autre du Rhin. Par exemple, les enceintes de confinement, qui protègent l'environnement des fuites éventuelles, sont construites en acier en Allemagne et en béton précontraint en France. "Les Allemands stockent le combustible usé à l'intérieur de l'enceinte de confinement, tandis que les Français le placent à l'extérieur", explique Pierre Bacher, directeur adjoint de l'équipement à EdF. D'autre part, les règles françaises concernant les organes d'isolement et la ventilation empêchent tout travail dans l'enceinte de confinement lorsque le réacteur est en service. Les Allemands, en revanche, ne sont pas handicapés par ce genre d'interdiction. Harmonisation délicate, donc. Mais les partenaires sont finalement parvenus à un accord. Comment réduire encore les risques d'accidents? "Dans ce domaine, nous allons surtout tirer parti de l'expérience de conception et de réalisation acquise depuis plus de vingt ans", commente Michel Watteau, directeur général adjoint de NPI, la filiale commune de Framatome et de Siemens. Les solutions, efficaces mais peu spectaculaires, s'appellent redondances des équipements, amélioration de l'inspectabilité et de la maintenabilité des installations, simplification des systèmes et du pilotage du réacteur. Sur ce dernier point, le cahier des charges reste néanmoins muet. "Les grandes options concernant le contrôle-commande sont actuellement en discussion, explique Pierre Bacher. EdF va essayer d'utiliser et de valoriser l'expérience du palier N4 et de la centrale de Chooz." Cette centrale ardennaise, qui devrait être mise en service en 1995, sera la première, en effet, à disposer d'un nouveau contrôle-commande informatisé. Mis au point par Sema Group et Hartmann & Braun, ce système de conduite intègre les progrès les plus récents en matière d'interface hommes/machines. Une révolution comparable à celle du pilotage informatisé de l'Airbus A320. Mais Siemens, qui dispose lui aussi d'équipements innovants dans ce domaine, ne se laissera peut-être pas facilement imposer le modèle français. La bataille du contrôle-commande, qui se joue en ce moment, pourrait donc être chaude...

Faire face à toutes les éventualités

Moins litigieuse, la protection du réacteur contre une éventuelle chute d'avion militaire apparaît, à l'évidence, comme une concession aux angoisses allemandes. Comment fonctionne cette protection? Les systèmes de sauvegarde, qui agissent comme équipements de secours en cas de panne, ont été répartis dans quatre compartiments séparés. "Le bâtiment contenant le réacteur, celui de stockage du combustible et deux des compartiments de sauvegarde sont "bunkerisés" contre les impacts d'avions, précise Michel Watteau. Les deux autres systèmes de sauvegarde sont protégés grâce à leur éloignement géographique du réacteur." Sachant qu'un seul système de sauvegarde suffit à assurer le bon fonctionnement de l'ensemble, le risque de panne totale devient donc infime. Risque infime, mais pas totalement nul. Mille précautions valant mieux qu'une, les concepteurs de l'EPR ont aussi beaucoup étudié les conséquences de l'"accident majeur", celui que redoutent tous les exploitants de centrales: la fusion du coeur du réacteur. "Dans ce domaine, nous manquons de connaissances précises et la modélisation est donc difficile, explique Jacques Bouchard, directeur des réacteurs nucléaires du CEA. La fusion du coeur provoque la constitution d'une sorte de lave bouillante, le corium, qui peut traverser la cuve du réacteur." Ce magma, qui contient les crayons de combustible fondus, chauffe en permanence, car les fissions nucléaires s'y poursuivent. Le réacteur du futur disposera donc d'une chambre spéciale, dite "chambre d'étalement", pouvant recevoir ce corium après sa traversée de la cuve. Reste cependant quelques interrogations: l'évacuation de la chaleur, assurée par les matériaux et par une circulation d'eau, sera-t-elle suffisante? Quelles sont les interactions possibles entre le corium et le béton? Des expériences sont en cours, en France et au centre de recherche nucléaire allemand de Karlsruhe. Pour protéger les populations environnantes de fuites éventuelles de produits radioactifs, l'enceinte de confinement du réacteur a été renforcée. Le réacteur sera entouré d'une double paroi: en béton précontraint à l'intérieur et en béton armé à l'extérieur. Et un système de ventilation est prévu entre ces deux parois. La liste complète des équipements nécessaires à ce supplément de protection n'est pas figée. La phase d'avant-projet détaillé, qui s'ouvrira dans les prochains mois, va durer plus de deux ans. Les différents partenaires auront maintes occasions de batailler sur des choix techniques ou industriels. Mais rien ne pourra remettre en cause le consensus technologique qui s'est forgé pas à pas autour de cet objectif de sûreté.

avec Pascale Leroy-Paulay



Vulcano simule le corium en fusion

Le projet Vulcano, mené à Cadarache par le CEA, consiste à simuler un scénario d'accident grave

(fusion du coeur du réacteur) avec de l'oxyde d'uranium inactif afin de transposer les calculs sur un réacteur réel. Début 1995 , on portera quelque 30 kg de ce corium inactif à 3000° C (par effet Joule et induction) pour analyser la réaction des matériaux réfractaires, dits sacrifiels, à base d'oxydes de zirconium. Ces derniers sont placés au-dessus du béton pour retarder au maximum le contact du corium, qui risque de provoquer un fort dégagement d'oxygène. Ces recherches, que la France mène déjà avec l'Allemagne, devraient impliquer d'autres pays dans les années à venir. On sait, par exemple, que les Japonais sont très avancés sur les travaux concernant les risques d'une émanation importante d'oxygène dans l'enceinte du réacteur.



Comment faire des économies

Economies sur les structures:

- Moins de tuyaux et de robinets grâce au choix d'implantation des circuits de secours;

- Standardisation des composants;

-Suppression des trous et des tuyaux en fond de cuve pour le passage de l'instrumentation de mesure.

Economies sur la maintenance:

-Meilleure accessibilité des organes et composants;

-Possibilité de remplacer certains éléments pendant la marche du réacteur.

Economies sur la gestion du combustible:

-Nombre d'assemblages plus élevé, ce qui permet une "usure" moindre du combustible et donc une plus grande durée de vie;

- Pilotage plus souple grâce au contrôle-commande informatisé et à la suppression des contraintes sur la mesure de puissance.



REDUIRE LES COUTS

Reste à maintenir la rentabilité



Sécurité accrue, dispositifs de protection astucieux: le souci paraît louable. Mais comment le concilier avec des impératifs de rentabilité draconiens? "Le surcoût dû aux protections supplémentaires peut être chiffré à environ 10%", indique Michel Watteau. EdF, premier client potentiel, a déjà fixé ses limites: la hausse du prix de revient du kilowattheure engendrée par ce surcroît de protections ne devra pas dépasser 5%. Résultat: les ingénieurs ont encore du pain sur la planche pour choisir les solutions les plus économiques.

Une disposition qui optimise la maintenance

Heureusement, toutes les options choisies jusqu'à présent n'alourdissent pas nécessairement la facture. "Le choix de quatre circuits de secours assurant une redondance de 50% (contre 2 à 100% dans les réacteurs à eau pressurisée actuels) augmente le coût du génie civil, admet Pierre Bacher. Mais chaque circuit est ainsi relié à une seule boucle du circuit primaire, ce qui limite considérablement le nombre de tuyaux, de vannes et de robinets nécessaires." Cette disposition à quatre "trains", héritée directement du concept allemand, permet aussi de réaliser les opérations de maintenance pendant la marche du réacteur; en effet, lorsqu'un circuit est arrêté pour entretien et qu'un deuxième tombe en panne, la sécurité reste assurée à 100% par les deux derniers. Au final, l'exploitant économise donc sur les temps d'arrêt. Autre astuce, qui améliore à la fois la rentabilité et la sûreté: la modification du principe de mesure de la distribution de puissance à l'intérieur du réacteur. Actuellement, cette mesure est effectuée par des sondes. Cette méthode nécessite de percer une cinquantaine de trous dans le fond de la cuve pour le passage des instruments. Et elle impose une stabilisation complète de la puissance du réacteur pendant la dizaine d'heures nécessaires à la mesure. Selon Pierre Bacher, "ce principe, hérité de Westinghouse, devrait être abandonné au profit de la solution allemande: une mesure instantanée, au moyen de billes d'acier introduites par le haut du réacteur et propulsées par un système pneumatique". Avantages: nul besoin de stabiliser la puissance, et suppression des trous et des tuyaux au fond de la cuve. A côté de ces économies de conception et de maintenance, les électriciens misent sur des gains au niveau du cycle du combustible. "Nous avons choisi un coeur de réacteur plus gros, avec deux cent quarante et un assemblages de crayons au lieu de deux cent cinq", indique Michel Watteau. L'intérêt? La puissance moyenne par crayon est ainsi réduite, ce qui limite les points chauds et donc l'"usure" du combustible. "Ce supplément d'assemblages augmente la facture d'une centaine de millions de francs à l'achat, ajoute Pierre Bacher. Mais ce surcoût est rapidement récupéré." Le réacteur nucléaire du siècle prochain pourra donc, selon ses concepteurs, rester compétitif. Reste maintenant à lui trouver des clients. EdF, sans doute; mais, côté allemand, la réticence politique demeure forte. Siemens pourra-t-il maintenir longtemps son activité nucléaire contre une opinion publique hostile? Et ne risque-t-il pas de prendre ombrage de la prise de contrôle-annoncée et attendue-de Framatome par Alcatel-Alsthom, maison mère de son principal concurrent GEC-Alsthom? "La menace la plus importante vient de la politique allemande, estime Pierre Bacher. Sans perspectives de débouchés en Allemagne, Siemens peut maintenir son activité, mais son accord avec Framatome devient bancal." La rupture n'est pas exclue. Mais le travail accompli depuis cinq ans par l'ensemble des partenaires ne serait pas caduc pour autant. De nombreuses innovations ont été validées, testées, et unanimement approuvées. Le réacteur du siècle prochain aura, quoi qu'il arrive, un nouveau visage.

O.E.















USINE NOUVELLE - N°2456 -

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